(57)【要約】【課題】  被写体を回転させながら撮影を行うＸ線撮影装置において、被写体回転に起因する体動の発生を低減し、ブレの少ない良好な画像を取得し、さらに再構成された良好な断層画像を得る。【解決手段】  回転している被写体に向けてＸ線を照射して被写体のＸ線投影画像を前記Ｘ線検出器で検出して被写体のＸ線画像を得るＸ線撮影装置において、被写体の体動発生に影響を与え得る被写体特性を入力する入力部と、前記被写体特性に関連づけて前記ターンテーブルの回転条件もしくは前記Ｘ線検出器によるＸ線投影画像の検出開始時期を決定する決定部と、該決定部により決定された前記回転条件もしくは検出開始時期に基づいて前記ターンテーブルを回転させる回転制御部もしくは前記Ｘ線検出器の検出開始時期を制御する検出器制御部とを設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体にＸ線を照射するＸ線管と被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを被写体を挟んで対向配置し、被写体の体軸と略並行な軸を回転中心として回転可能なターンテーブル上に被写体を配置し、回転している被写体に向けてＸ線を照射して被写体のＸ線投影画像を前記Ｘ線検出器で検出して被写体のＸ線画像を得るＸ線撮影装置において、
被写体の体動発生に影響を与え得る被写体特性を入力する入力部と、前記被写体特性に関連づけて前記ターンテーブルの回転条件もしくは前記Ｘ線検出器によるＸ線投影画像の検出開始時期を決定する決定部と、該決定部により決定された前記回転条件もしくは検出開始時期に基づいて前記ターンテーブルを回転させる回転制御部もしくは前記Ｘ線検出器の検出開始時期を制御する検出器制御部とを設けたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記被写体特性は、被写体の性別、年齢、身長、体重、背筋力、握力、利き足もしくは利き手情報のうちの少なくとも何れかであり、前記回転条件は、角速度、角加速度、回転方向の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
被写体にＸ線を照射するＸ線管と被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを被写体を挟んで対向配置し、被写体の体軸と略並行な軸を回転中心として回転可能なターンテーブル上に被写体を配置し、回転している被写体に向けてＸ線を照射して被写体のＸ線投影画像を前記Ｘ線検出器で検出して被写体のＸ線画像を得るＸ線撮影装置において、
前記ターンテーブルの回転中における被写体の体動を検出する体動検出部と、該体動検出部の検出結果と前記ターンテーブルの回転条件とに基づいて、前記回転条件もしくは前記Ｘ線検出器によるＸ線投影画像の検出開始時期を決定する決定部と、該決定部により設定された前記回転条件もしくは検出開始時期に基づいて前記ターンテーブルを回転させる回転制御部もしくは前記Ｘ線検出器の検出開始時期を制御する検出器制御部とを設けたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記Ｘ線検出器による被写体のＸ線画像取得時に、前記体動検出部による被写体の体動が検出されることを特徴とする請求項３記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を回転させながらＸ線投影画像データを取得するＸ線撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対向して配置されたＸ線管とＸ線検出器から成る撮影系の間に被写体を配置し、被写体の体軸と略並行な軸を回転中心として被写体を回転させながら撮影を行うＸ線撮影装置が知られている。被写体を回転させるＸ線ＣＴ撮影装置が開発されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２１７８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＸ線ＣＴ撮影装置では、被写体を回転させながら撮影を行う場合、被写体の体動が発生しやすいという問題点がある。撮影中に被写体が動いてしまうと、例えば画像データの再構成によって生成された断層画像が劣化してしまうことがある。
【０００４】
本発明の目的は、撮影中の被写体回転に起因する体動の発生を低減させることができるＸ線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
被写体にＸ線を照射するＸ線管と被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを被写体を挟んで対向配置し、被写体の体軸と略並行な軸を回転中心として回転可能なターンテーブル上に被写体を配置し、回転している被写体に向けてＸ線を照射して被写体のＸ線投影画像を前記Ｘ線検出器で検出して被写体のＸ線画像を得るＸ線撮影装置において、以下の構成とした。
【０００６】
被写体の体動発生に影響を与え得る被写体特性を入力する入力部と、前記被写体特性に関連づけて前記ターンテーブルの回転条件もしくは前記Ｘ線検出器によるＸ線投影画像の検出開始時期を決定する決定部と、該決定部により決定された前記回転条件もしくは検出開始時期に基づいて前記ターンテーブルを回転させる回転制御部もしくは前記Ｘ線検出器の検出開始時期を制御する検出器制御部とを設けた。
【０００７】
また、前記ターンテーブルの回転中における被写体の体動を検出する体動検出部と、該体動検出部の検出結果と前記ターンテーブルの回転条件とに基づいて、前記回転条件もしくは前記Ｘ線検出器によるＸ線投影画像の検出開始時期を決定する決定部と、該決定部により設定された前記回転条件もしくは検出開始時期に基づいて前記ターンテーブルを回転させる回転制御部もしくは前記Ｘ線検出器の検出開始時期を制御する検出器制御部とを設けた。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、被写体を回転させながら撮影を行う本発明に係るＸ線撮影装置では、体動に影響を与え得る被写体特性を基にしてターンテーブルの回転条件もしくはＸ線画像の検出開始時期を決定したので、撮影中の体動の低減が可能になった。
【０００９】
また、ターンテーブルの回転条件と検出された体動度合いに基づいてターンテーブルの回転条件もしくはＸ線画像の検出開始時期を再決定したので、撮影中の体動の低減が可能になった。
【００１０】
そして、被写体の体動低減により、良好な画像あるいは再構成された良好な断層画像を取得することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ撮影装置のブロック図である。Ｘ線管１および２次元のＸ線検出器２は互いに対向して配置され、不図示の機構により上下動可能に構成される。２次元のＸ線検出器２は周知のシンチレータ、光検出素子、電気回路、筐体等から成り、Ｘ線投影画像データを検出し得るように構成される。Ｘ線管１とＸ線検出器２との間には回転台３が配置され、ターンテーブル４が被写体６の体軸と略並行な回転軸４ａを中心に回転可能に構成されるとともに、駆動部５によって回転制御される。また、ターンテーブル４の角度位置および回転速度を検出する不図示の検出機構が回転台３に設けられる。ターンテーブル４には、被写体６を所定位置に支持固定する被写体支持具１２が配置される。この被写体支持具１２のうち、Ｘ線照射領域内に配置されるものはＸ線透過性の良好な材料が使用される。データ収集部７はＸ線検出器２により取得されたＸ線投影画像データを格納し、再構成部８はデータ収集部７に格納された画像データの演算処理を行う。表示部９は再構成部８により演算処理された画像を表示する。システム制御部１０は撮影工程における撮影装置全体を集中制御するユニットであり、撮影装置の各構成部に接続される。入力部１１は撮影パラメータの設定や撮影開始の指令などの撮影の際に必要な情報を入力するためのユニット、体動検出部１３はターンテーブル４の回転中における被写体の体動を検出するユニットであり、それぞれシステム制御部１０に接続される。
【００１３】
図２は第１の実施形態であり、図１に示したＸ線ＣＴ撮影装置の撮影工程を示すフローチャートである。入力部１１より予め設定される撮影パラメータおよび被写体特性に基づいて決定される撮影パラメータを用いて、撮影装置の各構成部が以下のように作動する。撮影パラメータは例えば、ターンテーブル４の回転角速度、Ｘ線管１から照射されるＸ線特性を決定する管電圧や管電流などのＸ線照射条件、Ｘ線検出器２により取得されるＸ線投影画像データの取得数などである。まず、入力部１１より撮影開始指令が入力されると（ステップ１）、撮影開始信号がシステム制御部１０へ送信される。システム制御部１０では、予め入力されている撮影パラメータおよび被写体特性に基づいてターンテーブル４の回転条件およびＸ線検出器２による被写体６のＸ線画像の検出開始時期が決定される（ステップ２）。次に、決定されたターンテーブル４の回転条件に基づいてシステム制御部１０が駆動部５を制御し（ステップ３）、駆動部５がターンテーブル４の回転を開始して加速する（ステップ４）。ターンテーブル４が所定回転速度に到達し（ステップ５）、システム制御部１０により決定されたＸ線画像の検出開始時期になると（ステップ６）、ターンテーブル４の所定位置に被写体支持具１２を用いて固定された被写体６に向けて所定の照射条件でＸ線がＸ線管１から照射される（ステップ７）。同時に、Ｘ線検出器２によるＸ線画像の検出が開始され、Ｘ線照射領域内に配置された被写体６の部位および被写体支持具１２のＸ線画像データが、ターンテーブル４の所定角度毎にＸ線検出器２によって検出される（ステップ８）。そして、被写体６の撮影が開始されてから３６０°回転すると１スキャンの撮影が終了する（ステップ９）。撮影が終了すると、Ｘ線の照射が停止されると同時に、駆動部５がターンテーブル４の回転を減速して停止する（ステップ１０）。一方、ターンテーブル４の所定角度毎に検出された複数の画像データは順次データ収集部７へ送信、格納され（ステップ１１）、再構成部８によって画像データの再構成処理が行われ（ステップ１２）、所定の断層画像が表示部９に表示される（ステップ１３）。
【００１４】
図３、図４は、ターンテーブル４の回転条件およびＸ線検出器２による被写体６のＸ線画像の検出開始時期から成る撮影パラメータが、入力された被写体特性に基づいて決定される例を説明した図である。
【００１５】
図３は、利き足もしくは利き手の左右情報と被写体の頭上から見たターンテーブルの回転方向との相関表であり、利き足もしくは利き手が右の場合はＣＣＷ方向にターンテーブルが回転し、利き足もしくは利き手が左の場合はＣＷ方向にターンテーブルが回転するように決定される。
【００１６】
図４は、被写体の性別および年齢から選択された相関表を出発点とし、被写体の身長、体重、背筋力に基づいて、ターンテーブル回転時の角加速度、角速度およびＸ線画像の検出開始時期が決定されるプロセスを示した模式図である。一例として、男性、３０歳、身長１７５ｃｍ、体重７０Ｋｇ、背筋力２００Ｋｇｆの特性を有する被写体を撮影する場合を想定する。まず、性別と年齢をパラメータとした２次元の選択表から、男性で３０歳に対応する相関表（１）が選択される。この選択表では性別と年齢の組み合わせにより、相関表（１）から相関表（６）までの６つの相関表群に区分けされている。次に、身長、体重、背筋力をパラメータとした３次元の相関表（１）から、被写体特性として身長１７５ｃｍ、体重７０Ｋｇ、背筋力２００Ｋｇｆが含まれる撮影パラメータＡが選択される。この相関表（１）では身長、体重、背筋力の組み合わせにより、さらに複数の撮影パラメータ群に区分けされており、撮影パラメータＡはそれらの中の１つである。選択された撮影パラメータＡは、例えばターンテーブル回転開始時の角加速度、定速回転時の角速度および定速回転時の角速度に到達してからＸ線画像の検出が開始されるまでの時間の組合せが、撮影パラメータＡに特有の所定値に設定されている。これらの撮影パラメータは、上述した特性を有する被写体を回転および撮影した際に、体動が許容内である画像が取得できるように予め決定され、システム制御部１０に記憶されている。そして、以上のプロセスにより決定された撮影パラメータを用いて、図２で説明したフローチャートのステップ３以降の撮影工程が行われる。
【００１７】
以上説明したような撮影パラメータの決定プロセスでは、個々の被写体特性に応じた相関表および撮影パラメータが選択されることになる。また、選択表や相関表での区分けやパラメータ設定は上述の実施形態に限定されず、体動が許容内である画像が取得可能な撮影パラメータであれば、例えば、ターンテーブル回転開始時の角加速度とＸ線画像の検出開始時期のみが、被写体の体重と背筋力のパラメータから決定される相関表を用いてもよい。しかしながら、体動の発生が少ない撮影パラメータの決定は、体動に影響を与え得る多種類の被写体特性を組み合わせて用いるほうが効果的な場合が多い。
【００１８】
ここで、被写体特性の体動への影響について説明する。日常生活や運動において、右利きの人は体軸を中心にした体の回転動作を頭上から見てＣＣＷ方向へ行う動作が多く、慣れている。同様に、左利きの人はＣＷ方向へ回転させる動作が多く、慣れている。したがって一般的な傾向として、被写体の回転方向を慣れている方向に設定すれば、回転中に違和感を憶えることがなく安心感が増すので体動を低減できる。
【００１９】
背筋力は人体の総合的な筋力を評価するのに適した特性値であり、類似した体格すなわち類似した身長および体重を有する場合、背筋力が大きいほど被写体回転中の姿勢維持および復元が容易になり体動を低減できる。言い換えれば、背筋力のより大きい被写体ほど回転開始時の角加速度および定速回転時の角速度を大きく設定しても体動の発生が少ない。しかも、回転開始時の加速により体動が発生したとしても静止状態への早期の回復が容易なので、ターンテーブルの定速回転の角速度に到達してからＸ線画像の検出が開始されるまでの時間を短く設定できる。したがって、被写体の回転開始から撮影終了までの所要時間が短くなるので、体動の発生確率の低減も期待できる。また、背筋力の替わりに比較的測定が容易な握力を背筋力の代替特性として用いてもよい。
【００２０】
性別および年齢に関しては、同一の体格を有する場合には一般的な傾向として、男性よりも女性、老齢よりも若年のほうが基礎体力、筋力が勝っている場合が多く、体動の発生が少ない。身長および体重に関しては、独立したパラメータとして扱うのではなく両者のバランス、例えば肥満度のような数値や、背筋力などの他の被写体特性と組み合わせたほうが有用である。
【００２１】
いずれにしても、どの被写体特性をどの撮影パラメータの決定に利用するのかは、被写体特性と体動に関する臨床データ基づいて決定すれば、体動の少ないブレの少ない画像の取得が可能になる。
【００２２】
図５は第２の実施形態であり、図１に示したＸ線ＣＴ撮影装置の撮影工程を示すフローチャートである。まず、入力部１１より予め設定される撮影パラメータ情報に基づいて、撮影装置の各構成部が以下のように作動する。撮影パラメータ情報は例えば、ターンテーブル４の回転角速度、Ｘ線管１から照射されるＸ線特性を決定する管電圧や管電流などのＸ線照射条件、Ｘ線検出器２により取得されるＸ線投影画像データの取得数などである。まず、入力部１１より撮影開始指令が入力されると（ステップ２１）、撮影開始信号がシステム制御部１０へ送信される。システム制御部１０では、予め入力されているターンテーブル４の回転条件に基づいてシステム制御部１０が駆動部５を制御し（ステップ２２）、駆動部５がターンテーブル４の回転を開始して加速する（ステップ２３）。ターンテーブル４が所定回転速度に達すると（ステップ２４）、ターンテーブル４の所定位置に被写体支持具１２を用いて固定された被写体６に向けて所定の照射条件でＸ線がＸ線管１から照射される（ステップ２５）。同時に、Ｘ線検出器２によるＸ線画像の検出が開始され、Ｘ線照射領域内に配置された被写体６の部位および被写体支持具１２のＸ線画像データが、ターンテーブル４の所定角度毎にＸ線検出器２によって検出される（ステップ２６）。そして、被写体６の撮影が開始されてから３６０°回転するごとに１スキャンの撮影が終了する（ステップ２７）。撮影が終了すると、Ｘ線の照射が停止されると同時に、駆動部５がターンテーブル４の回転を減速して停止する（ステップ２８）。一方、少なくともステップ２３からステップ２７の間、すなわちターンテーブル４の回転開始から撮影が終了するまでの間、体動検出部１３による被写体６の体動が検出され（ステップ２９、３０）、体動の検出結果がシステム制御部１０へ送信される（ステップ３１）。ここで、体動検出部１３による被写体６の体動検出方法は既存の方法を利用することができ、例えば、『特許文献』特開平２−２０９１３３号公報に開示されている。
【００２３】
次に、システム制御部１０では、体動検出部１３による体動検出結果が予め設定、記憶されている許容範囲内であるか否かが判定され（ステップ３２）、許容範囲内の場合には再構成部８によって画像データの再構成処理とその断層画像が表示部９に表示される（ステップ３３、３４）。体動検出結果が許容範囲外の場合には、撮影が行われたターンテーブル４の回転条件および被写体６の体動の検出結果に基づいて、ターンテーブル４の回転条件およびターンテーブル４の回転開始時期を基準としたＸ線検出器２による被写体６のＸ線画像の検出開始時期が再設定される（ステップ３５）。そして再び、再設定されたターンテーブル４の回転条件およびＸ線画像の検出開始時期に基づいてステップ２１以降の撮影工程が繰り返される。
【００２４】
次に、ステップ２１からステップ２８の撮影工程でのターンテーブル４の回転条件および被写体６の体動の検出結果に基づく、ターンテーブル４の回転条件およびＸ線検出器２による被写体６のＸ線画像の検出開始時期、すなわち再撮影工程の撮影パラメータが決定される例を説明する。
【００２５】
図６は、ターンテーブル回転開始時の角加速度ω、定速回転時の角速度ω0、定速回転時の角速度に到達してからＸ線画像の検出が開始されるまでの時間Ｔｂの撮影パラメータで撮影された被写体の体動量の変遷の例を表した図である。図中、ターンテーブルの回転開始時の被写体位置を体動量の基準、すなわち体動量をゼロとし、体動方向がターンテーブルの回転方向と一致する場合には（−）とし、その逆は（＋）としている。ターンテーブルの回転開始および加速に伴って回転方向とは逆方向に体動が発生し、ターンテーブルの回転開始からＴａsec後に定速角速度に到達すると体動の方向が回転方向に一度揺り戻され、ターンテーブルが定速角速度に到達してからＴｃsec後に体動が収束している。その際の最大体動量αは許容体動量の２倍であったとする。一方、ターンテーブルが定速角速度に到達してからＴｂsec後に、被写体へのＸ線照射とＸ線検出器によるＸ線画像の検出が開始されるので、Ｘ線画像の検出開始から(Ｔｃ-Ｔｂ) secの期間に撮影された画像は許容体動量を超えた体動を含むブレ画像となり好ましくない。そこで、体動が収束するのに要する時間Ｔｃsecに所定の時間Ｔｄが加算された時間(Ｔｃ＋Ｔｄ)secを、ターンテーブルが定速角速度に到達してからＸ線検出器によるＸ線画像の検出が開始される時間に設定すれば、ターンテーブルの回転条件は同一のままでも体動の含まれない画像の取得が可能になる。撮影パラメータを再設定する他の例では、ターンテーブルの回転条件のうち回転開始時の角加速度のみを当初の値ωの１/３にすれば、回転加速中に被写体に作用する作用力が１/３に低減することにより体動量も１/３に低減し、体動量が許容量α/２以下となる。したがって、Ｘ線検出器によるＸ線画像の検出開始時期が同一のままでも体動の少ないブレの少ない画像の取得が可能になる。
【００２６】
撮影パラメータの再設定は上述した実施形態に限定されず、例えば、定速回転時の角速度に比例して遠心力が増大し体動が発生し易くなることを考慮すると、定速回転中の体動を低減したい場合には定速回転中の角速度を低くしてもよい。また、複数のパラメータを同時に再設定するようにしてもよい。さらに、初めの撮影工程では被写体のＸ線画像が取得されているが、被写体にＸ線を照射せずに回転させて体動量のみを検出し、再決定された撮影パラメータを用いて被写体のＸ線画像を取得するようにしてもよい。この場合、被写体への被暴線量を上述の実施形態の１/２にすることができるとともに、被写体が事前に回転を体感できるので撮影中に不安感を抱くことがなく体動の低減に効果的である。また、被写体にＸ線を照射せずに回転させて体動量のみを検出する際に、左右両方向の回転を行い、体動量の少ないほうを撮影工程での回転方向に設定してもよい。
【００２７】
以上説明した第２の実施形態では、体動の少ない有効な画像の取得に先立つ、被写体の実際の回転中の体動度合いとその際の回転条件とから新たな撮影パラメータが決定される。したがって、体動の発生とその度合いに影響を与える要因に関して、例えば撮影時の体調などの第１の実施形態で用いられる被写体特性では網羅できない要因も加味することができるので、一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態のＸ線ＣＴ撮影装置のブロック図である。
【図２】第１の実施形態での撮影工程を示すフローチャートである。
【図３】ターンテーブルの回転方向を決定する相関表である。
【図４】撮影パラメータが決定されるプロセスを示した模式図である。
【図５】第２の実施形態での撮影工程を示すフローチャートである。
【図６】撮影工程における被写体の体動量の変遷の例を表した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  Ｘ線管
２  Ｘ線検出器
４  ターンテーブル
５  駆動部
６  被写体
１０  システム制御部
１１  入力部
１３  体動検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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